Ανακαλύφθηκε ένα παράξενο αντικείμενο σαν πλανήτης σε τροχιά γύρω από ένα άστρο νετρονίων

Πηγή: Science Daily , 12 Σεπτεμβρίου 2007

Με τη βοήθεια των δορυφόρων της NASA  Swift και Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE) αστρονόμοι έχουν ανακαλύψει ένα από τα πιο παράξενα αντικείμενα που βρέθηκαν ποτέ, με μια μάζα σαν να είναι πλανήτης.

Ο συνοδός του αντικειμένου SWIFT J1756.9-2508 μπορεί να έχει μάζα μερικές φορές εκείνης του Δία, αλλά οι ομοιότητες με τους πλανήτες φθάνουν μέχρις εκεί, γιατί δεν μοιάζει σε τίποτα άλλο με τους πλανήτες. Το αντικείμενο αυτό περιέχει κυρίως αέριο ήλιο και μπορεί να είναι πολύ μεγαλύτερο από ένα πάλσαρ, αλλά το πάλσαρ του συστήματος έχει τουλάχιστον 100 φορές περισσότερη μάζα από το παράξενο αντικείμενο.

Η ελάχιστη μάζα του αντικειμένου είναι περίπου 7-πλάσια της μάζας του Δία. Αλλά αντί να είναι σε τροχιά γύρω από ένα κανονικό αστέρι, αυτό το σώμα με τη χαμηλή μάζα περιστρέφεται γύρω από πολύ γρήγορα περιστρεφόμενο πάλσαρ. Η περίοδος περιστροφής του είναι 54,7 λεπτά και η μέση απόσταση του είναι μόνο 370.000 χιλ. (ελαφρώς λιγότερο από όσο η απόσταση γη-φεγγάρι).

"Αυτό το αντικείμενο είναι μόνο ο σκελετός ενός άστρου", λέει ο Craig Markwardt ένας από την ομάδα που βρήκε το αντικείμενο. "Το πάλσαρ έχει καταβροχθίσει τον εξωτερικό μανδύα του άστρου, και όλα τα υπολείμματα είναι ο πυρήνας του πλούσιος σε ήλιο."

Ο Hans Krimm της NASA ανακάλυψε το σύστημα στις 7 Ιουνίου 2007, όταν το Swift συνέλαβε ένα ξέσπασμα ακτίνων Χ και ακτίνων γάμμα προς την κατεύθυνση του γαλαξιακού κέντρου. Η πηγή αυτή ονομάστηκε SWIFT J1756.9-2508 από τις συντεταγμένες του ουρανού που είναι στον αστερισμό του Τοξότη.

Το δεύτερο διαστημόπλοιο που έκανε παρατηρήσεις, το RXTE, άρχισε να παρακολουθεί το SWIFT J1756.9 στις 13 Ιουνίου και όταν ο Markwardt ανάλυσε τα στοιχεία συνειδητοποίησε ότι το αντικείμενο παλλόταν στις ακτίνες Χ 182.07 φορές ανά δευτερόλεπτο, που σημαίνει ότι ήταν ένα γρήγορα περιστρεφόμενο πάλσαρ. Αυτά τα πάλσαρ χιλιοστών του δευτερολέπτου (όπως λέγονται) είναι αστέρια νετρονίων που περιστρέφονται εκατοντάδες φορές ανά δευτερόλεπτο.

Κανονικά, ο ρυθμός περιστροφής των άστρων νετρονίων επιβραδύνεται καθώς αυτά γερνούν, αλλά το αέριο που κινείται σπειροειδώς πάνω σε ένα αστέρι νετρονίων από ένα συνοδό άστρο, μπορεί να διατηρήσει ή ακόμα και να αυξήσει τη γρήγορη περιστροφή του.

Αριστερά: Σε αυτή την καλλιτεχνική εικόνα του συστήματος SWIFT J1756.9-2508, το αντικείμενο σε πρώτο πλάνο (κόκκινο σκούρο) είναι αυτό με τη χαμηλή μάζα 7-πλάσια του Δία. Το πάλσαρ, που βρίσκεται πάνω δεξιά, διαστρεβλώνει με παλιρροιακές δυνάμεις τον συνοδό του, παραμορφώνοντας τον σε ένα σχήμα σαν μια σταγόνα, και απορροφώντας αέριο από αυτόν. Αυτό το υλικό ρέει προς το πάλσαρ και σχηματίζει έναν δίσκο γύρω από αυτόν. Τελικά, όταν υπάρχει αρκετό αέριο στο δίσκο παράγεται ένα ξέσπασμα τόσο φωτεινό που κάνει το σύστημα ορατό από τη γη.

Στην περίπτωση του SWIFT J1756.9-2508, ο Markwardt ανίχνευσε λεπτές μεταβολές στα στοιχεία συγχρονισμού των ακτίνων X που μας αποκάλυψαν ένα συνοδό με χαμηλή μάζα έλκοντας το πάλσαρ προς αυτό και μακριά από τη γη. Οι υπολογισμοί δείχνουν ότι ο συνοδός αυτός έχει μια μάζα επταπλάσια του Δία. Επειδή δεν ξέρουμε την τροχιακή κλίση του συστήματος, η πραγματική μάζα του συνοδού είναι άγνωστη, αλλά είναι εξαιρετικά απίθανο να υπερβαίνει τις 30 μάζες του Δία.

Άλλοι αστρονόμοι από το MIT που καθοδηγήθηκαν από τον Deepto Chakrabarty παρατήρησαν επίσης το σύστημα με το διαστημικό παρατηρητήριο RXTE, προτού να εξασθενίσει στις 21 Ιουνίου. Η ομάδα του Chakrabarty κατέληξε στα ίδια συμπεράσματα, ενώ και οι δύο ομάδες έχουν συνυπογράψει μια ανακοίνωση για το Astrophysical Journal Letters.

Το σύστημα αυτό διαμορφώθηκε πιθανώς αρκετά δισεκατομμύρια έτη πριν, όταν αποτελείτο από ένα πολύ βαρύ αστέρι και ένα μικρότερο με, ίσως, 1 έως 3 ηλιακές μάζες. Το πιο βαρύ αστέρι εξελίχθηκε γρήγορα και εξερράγη ως σουπερνόβα, αφήνοντας πίσω του το αστέρι νετρονίων. Το μικρότερο αστέρι άρχισε τελικά να 'φουσκώνει' και έγινε έτσι ένας ερυθρός γίγαντας, ενώ και τα δύο αντικείμενα βρέθηκαν μαζί στο διαστελλόμενο αστρικό 'περιτύλιγμα'. Αυτή η διαδικασία μείωσε την τροχιακή κινητική ενέργεια, αναγκάζοντας έτσι τα δύο αστέρια να έρθουν πολύ κοντά, ενώ ταυτόχρονα εκτινάχθηκε στο διάστημα το αστρικό 'περιτύλιγμα'.

Σήμερα, που τα δύο αντικείμενα είναι πολύ κοντά το ένα στο άλλο, από την ισχυρή βαρύτητα του άστρου  νετρονίων παράγεται μια παλιρροιακή διόγκωση στο μικρό σύντροφό του, που μειώνει σταδιακά το αέριο που ρέει σε έναν δίσκο γύρω από το αστέρι νετρονίων. Η ροή αυτή γίνεται τελικά ασταθής και πετά μεγάλες ποσότητες αερίου πάνω στο αστέρι νετρονίων, προκαλώντας ένα ξέσπασμα όπως αυτό που παρατηρήθηκε τον Ιούνιο.

Τα μοντέλα εξέλιξης του Christopher Deloye του Βορειοδυτικού Πανεπιστημίου προτείνουν ότι ο συνοδός με τη χαμηλή μάζα περιέχει κυρίως ήλιο. "Παρά την εξαιρετικά χαμηλή μάζα του, ο σύντροφος του άστρου νετρονίων δεν θεωρείται πλανήτης λόγω του σχηματισμού του", λέει ο Deloye. "Είναι ουσιαστικά ένας λευκός νάνος που έφθασε να έχει μια πλανητική μάζα."

Μετά από δισεκατομμύρια έτη θα έχουν μείνει λίγα υπολείμματα στο συνοδό άστρο,  και είναι ασαφές εάν θα επιζήσει.

Με μία κατ' εκτίμηση απόσταση 25.000 έτη φωτός από τη Γη, το σύστημα είναι πάρα πολύ εξασθενημένο για να ανιχνευθεί σε οποιοδήποτε μήκος κύματος, και είναι ορατό μόνο κατά τη διάρκεια μιας έκρηξης ή ενός ξεσπάσματος. Το SWIFT J1756.9 δεν είχε ποτέ φανεί μέχρι αυτόν τον Ιούνιο κι έτσι, όπως ο Markwardt επισημαίνει, "δεν ξέρουμε για πόσο καιρό θα κοιμηθεί προτού να ξυπνήσει πάλι."